太阳自动跟踪系统研究

发布时间：2020-06-04 09:51

【摘要】：光伏产业发展蓬勃,但目前光伏应用系统的转换效率却普遍低下,致使其发展深受影响。采用太阳自动跟踪技术可以大大提高太阳能的转换效率,故本文就太阳自动跟踪系统进行深入研究,设计基于七点法太阳定位器的自动跟踪系统以有效提高其转换效率。本文阐述了七点法太阳定位器的工作原理,并对其精度进行分析,且推导出基于七点法太阳定位器跟踪系统的控制模型和传递函数,该系统具有跟踪范围广、结构简单、控制方便等优点。 针对太阳自动跟踪系统的性能特点及要求,本文设计出单片机控制的机械部分与控制部分。其中,机械部分采用步进电机驱动、齿轮传动实现高度角和方位角的跟踪,且跟踪装置中设有限位开关以便每日跟踪装置复位时在碰到限位开关后单片机能收到中断信号,致使步进电机停止转动而完成复位；对单片机控制部分进行软、硬件设计并进行了联合调试,实现实时采集风速传感器、七点法定位器信息及实时显示时间功能。 为保护装置免受破坏,特设置风速传感器,当环境风速达到8级,风速持续5分钟以上时,系统不跟踪；环境风速减弱或停止5分钟以上时,系统恢复跟踪。 控制方式采用光电式和时钟式相结合的方式,并限定了跟踪时间,而跟踪时间可根据地区不同有软件方便改写。七点法太阳定位器首先采集环境光辐照量,若光辐照量大于设定值,采用光电式跟踪,否则采用时钟式跟踪,两种跟踪模式自动切换,相互配合,该跟踪系统克服了易受天气影响,误差累积等缺点,能在规定时间内跟踪,提高了太阳能利用率,节约了能源,而且成本较低,可广泛应用于太阳光伏发电系统中,具有很好的推广价值和应用前景。
【图文】：

东华人学硕十学位论文第一章绪论装置设计比较困难;球面跟踪结构复杂，成本较高;所以多数太阳自动跟踪系统采用高度角和方位角跟踪方式，其跟踪原理如图1一1所示，采光板的方位轴垂直于地平面，另一轴与方位轴垂直，称为俯仰轴。图1一1高度角一方位角跟踪原理图工作时采光板根据太阳的位置变化绕方位轴转动改变方位角，绕俯仰轴作俯仰运动改变采光板的高度角，致使采光板的法线始终与太阳光线平行。这种跟踪系统的特点是跟踪精度高，而且采光板的重量保持在垂直轴所在的平面内，支撑结构的设计比较容易。我国目前尚未开展大规模的太阳跟踪技术和驱动产品的开发与应用，现存的民用太阳跟踪装置大多采用单轴方式，这些跟踪装置大都精度不高，有误差累计，效率低下成本高

且在转动的过程中重心不发生偏移，从而减小驱动系统的负担以提高系统的稳定性和使用寿命。太阳自动跟踪系统设计的跟踪装置运动简图如图3一1所示，三维造型如图3一2所示，，主要有立柱、步进电机、联轴器、齿轮、采光板及七点法定位器组成。 ___LJJJ口 ___ ////////开开 ]]]日 日日.工日 日 日 11111曰曰 曰 }}}}}图3一1跟踪装置的运动简图
【学位授予单位】：东华大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：TK513.4

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本文编号：2696205